范文一:高层建筑发展史
第一次高层建筑时期 (1890,1900 年)
一、工业革命后建筑技术成就
18世纪末至19世纪末,欧洲和美国的工业革命带来了生产力的发展与经济的繁荣。这时期,城市化发展迅速,城市人口高速增长。为了在较小的土地范围内建造更多的使用面积。 建筑物不得不向高空发展。另一方面,钢结构的发展和电梯的出现则促成了多层建筑的大量 建造。
19世纪初,英国出现铸铁结构的多层建筑(矿井、码头建筑),但铸铁框架通常是隐藏在砖石表面之后。1840年之后的美国,锻铁梁开始代替脆弱的铸铁梁。熟铁架、铸铁柱和砖石承重墙组成笼子结构,是迈高层建筑结构的第一步。
19世纪后半叶出现了具有横向稳定能力的全框架金属结构。幕墙概念产生,房屋支撑 结构与围护墙分离。在建筑安全方面,防火技术与安全疏散逐步提高。六十年代,美国已出现给排水系统、电气照明系统、蒸汽供热系统和蒸汽机通风系统,1920年代出现空调系统。由于乘客电梯的出现,建筑突破5层的高度限制(徒步可行的登高距离)。1845年奥迪斯 在纽约举办安全电梯展览。奥迪斯令人信服地演示他的发明,切断缆绳,电梯箱仍安全地悬挂在半空中。1857年在纽约城百货公司安装了第一台蒸汽驱动安全电梯。18世纪70年代,蒸汽电梯被更快的水力电梯取代。1890年奥迪斯发明了现代电力电梯。
1870 年后,高层建筑的技术发展进入了新的阶段。纽约公正生命保险大厦被认为是高层建筑的早期版本,因为除了高度和结构外,它采用了几乎全部必需的高层建筑技术元素。建筑采用装饰性的法国双重斜坡屋顶,虽只有5层,但高度达到130英尺,并且在办公楼中首次使用电梯。可以说它是电梯建筑或原始高层建筑的最早实例。 1871年芝加哥发生火灾,建筑中铁部件的失败教训促成了建筑防火设计的进步。建造者 开始在铁梁和铁柱外面覆盖面砖,并应用空心砖楼板,提高金属骨架的耐火性能。1879年,威廉?詹尼设计第一拉埃特大厦,这个七层货栈是砖墙与混凝土混合结构。1880 年巴黎建起高312m 的埃菲尔铁塔,1889年工程师埃菲尔在铁塔的斜腿上使用了双轿箱的水力电梯,其中一部能到塔顶。 终于在1885年,真正的高层建筑诞生了--10层高的芝加哥家庭生命保险大楼建成。 从此高层建筑经历了一个多世纪的蓬勃发展 。
二、高层建筑发源地--芝加哥
1820年芝加哥只是一个遥远的湖边小镇。但在南北战争后城市迅速发展,40年后成为 美国开发西部的前哨和航运与铁路枢纽,铁路延伸1.77万公里,每天进出75趟客运列车。 这时期城市人口高速增长,城市发展恶性膨胀,规划、建筑质量低劣。
然而,1871年10月8日夜,芝加哥的城市发展戏剧化地停止了。当晚8时左右,芝加哥郊区的一个农家牛篷里,一只母牛踢倒了一盏油灯,牛篷随即起火,在风力作用下,火势不断扩大、漫延,最终越过两道河流,一直烧到芝加哥的市中心。48小时之内,烧毁房屋18000幢,使10万人无家可归,300 人被烧死。大型商业建筑和政府建筑中的所谓防火构造设施成为悲剧性的笑话。火灾中,外露的铸铁被熔化,熔化的铁水使火焰不能到达的地方起火。火灾后芝加哥的建筑防火变得谨慎和严密,重建计划开始考虑使用防火材料和技术,而不是从前的木材和裸露的铸铁。 大火过后,城市重建十分迫切,因而也创造了难得的发展机遇。大规模的重建有利于合 理规划,有利于发展新的建筑技术和材料,也有利于电梯的发明与改良。由于城市土地昂贵, 建筑向高空发展比购买更多的土地更为经济。在建筑技术上,由于采用钢框架结构,结构自 重减轻,稳定性提高在筑可以建得更高。电梯广泛使用,使5层以上的建筑成为实用。以上 各种因素结合起来,促成了高层建筑的诞生和发展。
1880年后的十余年间,芝加哥取得高层建筑发展史上的辉煌成就。与此同时,美国其它城市由于受1873年起持续多年经济萧条的影响而无重大建设。大量的建筑设计任务吸引了一批有才华的建筑工程师(也是建筑师)聚集到芝加哥,如: ?詹尼 (设计第一栋高层建筑--家庭生命保险公司大楼) ?布思海姆 (设计信托大楼一第一个采用大面积玻璃外墙) ?鲁特 (设计蒙纳诺克大楼--世界最高砖结构建筑) ?沙里文 (高层建筑之父) 在这一批巨将的不断努力下,形成了影响深远的"芝加哥学派"。这时期的建筑有一个革命性的建筑技术:放弃传统的石头承重墙,采用一种轻型的铸铁结构和石头 或陶砖外墙,框架与外墙分离。
三、第一栋高层建筑
1885年建成10层高的家庭生命保险大厦(詹尼设计, 1931年被拆除),通常被认为是世界第一栋高层建筑。结构上没有承重墙,整个建筑的重量由金属框架支撑,圆形铸铁柱子内填水泥灰,1至6层为鍛铁工字梁,其余楼层用钢梁。标准的梁距5英尺,支撑砖拱楼板。砖石外立面,窗间墙和窗下墙为砖石构造,象幕墙一样挂在框架之上。建筑史称它为"钢铁结构进化中决定性的一步".
四、高层建筑形式的探索
尽管当时的建筑技术(结构、设备等)已取得很大进步,但建筑师们仍在为寻找恰当的高层建筑形式而奋斗。 一方面,工程师在创造性地发明新的科学技术,他们高效地建造桥梁、火车站、展览厅;
另一方面,建筑师们却束缚在传统风格中不能自拔。他们需要寻找一条道路跳出进退两难的处境,在维护传统价值的同时不得不反映全新的爆炸性的城市环境一一过速发展的芝加哥先驱精神和新的房屋建造方法。
19世纪末流行的文艺复兴时期的府邸风格可作为高层建筑的原型,但随着建筑不断升高,府邸风格已很难实现,因而必须探寻新的设计构图方法。设计者试验在不同楼层坡上各种文艺复兴的风格(如罗马式、古典式、安娜皇后式等)。通常依靠几何处理,把府邸式堆放在建筑顶部,或者拉长府邸的中部,因此得到巨人的秩序(例如罗马式的拱和往式垂直伸长)。
芝加哥高层建筑风格的经过三次演变
1(原始高层建筑风格,强调水平部分,顶部为府邸式。
柱式隐喻(如基座、往身、柱头),伸长中间部分。 装饰为罗马式或哥特式,2(扩展府邸式风格或三段式构图,运用
如大檐口、半圆拱、薄檐口、砖石结构。 3(商业风格("芝加哥框架"),不强调立面构图,而是明确地表现支撑结构和自然的表 面。形象特征为:大方窗,无檐口,窗下墙凹部有装饰或无装饰,块状和板状体量。 (,)原始高层建筑风格 家庭生命保险公司大厦表现了原始高层建筑风格,建筑的立面没有表现"骨架--外 表"的概念,而是表现传统的承重砖窗间墙--在水平层以含糊的罗马复兴风格来组织。该 建筑的重要特点是为美学而隐藏技术。 原始高层建筑的代表作是理查逊设计的芝加哥马歇尔商场(1885,1987年,1930年被拆毁建停车场),建筑模仿罗马建筑先例,但风格上又类似文艺复兴宫殿。从坚实的基座到顶部的垂直连续窗,比例完美,表现出平衡、统一、简化以及视觉的明晰。圆拱清楚地表现了承重墙的本质、力量和厚重(圆拱形符合砖结构的受力特点),同时引出向上的动势,使建筑显得高耸。
(二)三段式(扩展宫殿式)高层建筑风格 马歇尔商场的视觉秩序,反映出简洁、朴素的完美构图,不可多也不可少。这一点强烈影响着沙里文(帮助他塑造高层建筑形象。沙里文在他的两个著名作品--马车大厦和信托银行大厦中,通过扩展宫殿式风格来试验他的构成艺术、构造的自然本质和时代精神的理想。 在圣.路易斯马车大厦,沙里文使用成熟的钢结构框架。只有底层的柱距显示结构,上部一半的柱子是假的,这种方法掩盖了钢结构的自然特性。摩天楼的高度由垂直的楼身分割,向上的动感包含在沉重的水平檐日内,细致的装饰使立面产生较有机的质量。 沙里文最伟大的成就可能是布法罗的信托银行大厦。在这里,抽象的构图超过三段式划分。沉重的基座负担起上部的塔身,在各方面预示本来的国际式建筑风格。檐口不但是上升的楼身的结束,而且似乎是垂直元素的自然生长。
第二次高层建筑时期 (1900,1935年)
一、社会背景与建筑高度竞争
1893年以来,芝加哥经济持续萧条,纽约方面有建筑工程,而芝加哥则无事可作,芝加哥的建筑工程师(如伯恩
海姆等)纷纷跑到纽约谋求发展。这时期纽约的人口超出芝加哥的一半,主要人口是从芝加哥及其附近内陆迁入的。移民人口比例增大出现移民风格影响,外来文化占了主导地位。 1914,1918年爆发第一世界大战。英国、法国、俄国等为一方,德国、奥地利、匈牙利等为另一方,进行了长达4年之久的战争。欧洲各国在战争中经济严重削弱,只有美国在战争中经济实力急剧膨胀,世界经济重心从欧洲转向美国。战后美国建筑活动十分兴旺,城市中的高楼大厦象雨后春笋般建造起来。 第二次世界大战结束到1929年经济崩溃是美国建筑投资的繁荣时期。直接反映在大城 市的轮廓、高层建筑的爆发、高速公路增长、郊区的蔓延等。由此对城市产生的影响是统治性的,但对机械化危机的理解远超出多数建筑师的想象。
当1895年2I层的纽约美国担保大厦,也被认为是第一栋独立塔楼建筑超过20层的新哥特式的卡匹托大厦时,高度的竞赛从芝加哥转移到了纽约。如果说19世纪是技术限制建筑高度发展,那么到第一次世界大战时,短时期内众多的高层建筑发展起来,说明技术不再是限制建筑高度发展的因素。 为出售而建造的建筑,一夜之间获得巨大声誉。请广告商绘制出建筑设计方案图形进行宣传,各种豪华大楼的夸张式图形,造成引人注目的声势。其实这是芝加哥早已用过的把 戏。 47层的歌手大厦,达到 614英尺的高度。一年后,50层的大都会人寿保险大厦,以 675英尺领先。1913 年57 层的伍尔沃思大厦,高度达792英尺,保持世界最高纪录达17 年,直到77 层的克莱斯勒大厦建成。仅一年后,1931年,102层的帝国大厦建成,标志美国摩天楼的黄金时代达到顶点,建筑高度为1250英尺。
这一时期美国的高层建筑经过两个发展阶段:
1(1900,1920年,折中主义阶段; 2. 1920,1940年,艺术装饰时期。
二、折中主义高层建筑风格
1893年哥伦比亚世界展览会上,东部受过巴黎美术学院教育的建筑师们,大力宣传欧洲古典建筑风格,美国人被感动,他们向往希腊的神庙、罗马的银行、文艺复兴和哥特式高层建筑。芝加哥高层建筑的技术成就在纽约得到应用和发扬,但"商业风格'"的高层建筑受到冷遇甚至唾弃。 芝加哥学派认为形象要表现功能的观点并没有被纽约的设计师们认同。他们坚持把传 统风格(主要是古典和哥特式)的装饰系统连接到钢框架之中,并把钢框架隐藏起来。当沙里文努力捍卫装饰和建筑不能分离之时,纽约学派设计者们通过学院派的技巧直接从折衷形式的构图装饰中,演化出建筑的整体形象。当建筑物继续向上增长,宫殿式不再适应,设计者探寻新的历史先例。高塔楼代替了芝加哥时期的较低的板块楼,建筑冲向云霄,成为天际线和美国城市轮廓的重要符号。真正的摩天楼诞生了,连接天空和大地。然而,摩天楼的象征意义更大--它被想象为是一个美丽的、有力的美国公司形象。
1929,1933年美国经济产生严重危机。 1939年第二次世界大战全面爆发,交战各国的民用建筑活动几乎全部停止。但这时期的建筑思想空前活跃,革新派与学院派之间进行着激烈的斗争。在柯布西埃的努力下,现代主义者们在1933年通过雅典宪章。欧洲前卫派艺术在美国的影响逐渐增大。密斯、格罗皮乌斯等一批欧洲现代主义建筑的创史人先后到美国从事建筑设计和教学工作。
(一)密斯与理性主义高层建筑 密斯是现代主义高层建筑的奠基人。早在1921年,在一个高层建筑设计竞赛方案中,密斯向人们首次展示了全新的高层建筑构想:将高层建筑的一切装裱全部剥去,只留下最基本的结构框架,外面覆盖纯净透明的玻璃幕墙。这是典型的理性主义观点,用最小化、最纯化来处理建筑元素。当时这种激进的主张自然不能被业主接受,直到对年后SOM设计的利华大厦建成,密斯的理想才成为现实。 密斯强调建筑要忠实于现代结构和材料,表现钢和玻璃的纯净、透明与施的精确。在 外形上他强调净化建筑形式,使之成为不附加任何多余东西的、只有直线、直角组成的规整 和纯净的钢和玻璃方金子;在建筑内部地主张以不变应万变,即先造出实用和经济的空间, 而后配置使用功能。他设计的芝加哥湖滨公寓双塔、西格拉姆大夏等高层建筑对当代高层建 筑发展影响巨大,在世界的任何城市都能看到密斯式的方形玻璃办公大楼。
二)勒?柯布西埃和高层建筑
柯布西埃认为摩天楼是"人口集中、避免用地日益紧张、提高城市内部效率的一种极好 手段"。他觉得摩天楼朝气蓬勃、坚固、雄伟和反应时代精神。就象过去高耸的大教堂是形象地宣布对上帝和教会权力的信仰一样,柯布西埃认为由钢、混凝土和玻璃组成的五光十色的摩天楼是宣告对大规模的工业社会的信仰。摩天楼首次出现在1920年他的"塔楼城市"方案和1922年的共有300万居民的"现代城市"的住宅区里。
1946,1957年相继设计建造的"马赛公寓",为他提供了实际建设大量性高层住宅建筑的机会。建筑安置在大片绿地间,底部架空,底层空间能自由畅通,住宅平面布置不受结构限制;在建筑物内有商店、旅馆和其它设施,在屋顶上有幼儿园、体育馆、电影院、剧场 和跑道。 同密斯的主张一样,柯布也强调忠实现代的结构和材料,只不过密斯是忠于钢和玻璃的 轻巧与纯净,柯布是忠实于混凝土的粗糙和沉重。建筑特点是表现不加任何伪装的毛糙混凝 土、沉重有力的支撑构件和它们粗鲁的组合,因而也被称为"粗野主义"。粗野主义主要在欧洲流行,在日本也有较大影响,美国相对较少。 此外,柯布还指导了巴西的教育卫生部办公大楼(图TZ引、联合国秘书处大厦的设计工 作。70年代法国巴黎德方斯的新城建设实践了柯布半个世纪前。
二、国际式高层建筑( 1950,198O年)
第二次世界大战结束之后,现代主义运动取得了全面胜利。现代主义的高层建筑在某些 方面是芝加哥学派的延续。它反对外部包装、建筑含义和历史风格,强调形式追随功能和技 术,技术上升到艺术层次。平顶的高层建筑被建在世界各地,没有明显的差别,所以称为"国 际式风格"。 1950年建成的纽约联合国秘书处大厦可算是最早的国际式高层办公建筑。它由一个国际设计委员会共同设计,建筑提供了3500名联合国雇员的办公空间和联合国秘书长寓所,体形为简洁的板式,长边为带形玻璃窗,短边为光洁的大理石实墙面。
1952年,密斯设计湖滨公寓,立面完全暴露钢结构框架,建筑在经济上非常成功,对后来的高层建筑产生很大影响力。 同年SOM建筑事物所设计的纽约利华大厦建成,开创全玻璃幕墙的高层建筑先例,首次实现了密斯 20年代提出的玻璃摩天楼的梦想。
1958年密斯?凡?德?罗设计的纽约西格拉姆大厦建成,再次证明钢铁玻璃摩天楼在艺术上的完美性。 由于战后铝材过剩,钢板幕墙在高层建筑上得到广泛的应用。尽管轻型的构造在三、四 十年代经济萧条时期已经出现,但直到 1952年密斯的湖滨公寓建成才完全实现。为减少高层风力的影响,出现圆塔形建筑。最早的圆形塔楼是 1965年建成的芝加哥玛利那城大厦大厦高60层,177m,是两座多瓣形平面的公寓。1976年建造的亚特兰大桃树中心广场旅馆,柳层,是圆形玻璃幕墙高层建筑。
三(超高层建筑(1965,l975年)
60年代后期到70 年代中期,是美国高层建筑最辉煌的时期。由于建筑技术的成熟与美 国整体经济实力的强盛,这时期的高层建筑无论在高度、咖团提微量方面都取得谅人有增长。 1968年芝加哥建成100层的约翰?汉考克大厦,高344m,多功能综合建筑,包括700套公寓、8万多平方米办公空间和餐厅、健身房、游泳池、溜冰场等配套设施。 1971年在匹茨堡建成64层的美国内陆钢铁公司大厦。
1973年在纽约建成世界贸易中心大厦设计人(Minoru Yamasaky),两座并立的110层塔式办公综合体,高417m,当时是世界最高建筑。 综合体包括几个较低的建筑:街景酒店、地下广场、商场、餐厅以及连接见路地铁线路。建筑用传统的美学法则来使现代的材料和结构产生规整、端庄和典雅的庄严感。底部处理使用了带有哥特风格的尖券,但并不是纯粹的装饰,而是建筑与结构形式的再创造。这类手法被 称为典雅主义,在当时有一定影响。 1973年建成芝加哥艾莫科大厦,8O层336m,是芝加哥第二高楼。 l974 年在芝加哥建成的西尔斯 110层,高 443m,在1966年马来西亚石油大厦(高45om)建成前的22年中,它一直是世界最高建筑。这个时期高层建筑技术的进步很大,高效率的高层建筑结构已经成熟,特别是钢筋混凝土结构技术取得很大发展。如 1971年建成的休斯敦市贝壳广场大50层,钢筋混凝土套
筒式结构,高218m。
1976年在芝加哥建成的水塔广场大厦共74层,2层地下室,高度262m,是世界最高钢筋混凝土建筑,也是著名的综合体建筑。底部商业中心包括两个百货公司、几百个商店和一个大型的中庭,上面是 44层的豪华公寓和 22层的酒店。 1976年建成的波士顿汉考克大厦,60层,建筑体形为简洁的长方体,外墙采用当时最先进的全隐框反射玻璃幕墙(在 1973年建造过程中,三分之一的玻璃被大风吹掉,引起一场风波)。在建筑的周围有古典教堂、图书馆等重要建筑,镜面玻璃使建筑体量减小,并反射了周围景色(开创现代建筑新的亲现手法。从贫以后(高层建筑设计思潮开始转变,也有人把它称为最后一栋现代主义高层建筑。
第四次高层建筑时期 (1980年,现在)
现代主义高层建筑的反思
现代主义高层建筑为了表现它的理智和超脱,越来越多地依赖于简单的几何形式,使高 层建筑设计走向了极端,理智也变成了偏执。世界各地大同小异的玻璃盒子式高层建筑使城 市失去特色,使市民感到厌烦。为了使这种单调冷漠的六面体变得丰富多彩,建筑师们开始 进行新的设计探索。 70 年代,尽管国际式高层建筑仍然大量建造,但一些建筑师在发掘新技术、新材料的表现力,也有的在探索几何形态的无穷潜力,更多的建筑师开始注意建筑的环境质量、宜人的尺度。80年代,后现代主义企图完全否定现代主义,他们从历史的式样中找灵感,设计了新哥特式、新Are Deco 等带有传统意味的高层建筑。代表人物如建筑师菲利普? 约翰逊等。 如90年代以后,太平洋西岸的东南亚国家随着经济的起飞,高层建筑迅速发展,成为引人注目的新的高层建筑热点;在高层建筑内容、风格等方面具有明显的地方特色,成为一种新的景观。 目前这种探索和争论仍在进行之中,高层建筑正处在新古典、新技派、生态观、解构主义等多元并存的发展时期。
一、 高层建筑发展情况
我国高层建筑的发展与国外类似,经过一段从低到高,从单一到复杂的发展阶段。1977年广州白云宾馆的建造,使我国高层建筑的高度突破了100m(33层),此后广州花园酒店、北京饭店、南京金陵饭店以及广州白天鹅宾馆等相继出现。深圳、珠海特区的建设,从一开始就给人们以全新的概念和面貌,高层建筑在这些新兴城市几乎成了主调,深圳国贸中心大厦的建设(50层、160m)是它的代表作。以后的深圳发展中心大厦(43层、165m、钢和钢筋混凝土框剪结
构)、深圳中国银行(38层、134m、现浇钢筋混凝土框筒结构)等,都反映了我国高层建筑发展的速度和水平。1986年以后,超高层建筑迅速增长,1990年在9个城市建成29栋超高层建筑。1991年开始受压缩基本建设的影响,有所下降,但仍保持一定规模。到1994年末,据不完全统计全国已经建成高度在100m以上的建筑152栋(包括结构封顶22栋,分布在29个城市,其中上海38栋、北京24栋、深圳24栋、广州17栋,其它49栋分布在25个城市。在已建成的超高层建筑中,旅馆40栋、多功能建筑50栋、办公楼15栋、专业性建筑(电力、电信、广播、电视、邮政等建筑)17栋、公寓30栋,其中多功能建筑呈现增长较快的势头。从选用的结构材料看,钢筋混凝土143栋,占主体;其它有钢
简体有72栋为数最多;其次为框架—剪力墙35结构5栋;钢—钢筋混凝土结构4栋。从结构类型分析,筒体和框架—
栋。剪力墙和框支剪力墙多用于住宅、旅馆和商住楼,筒体、框架—简体和框架—剪力墙多用于多功能综合楼和办公楼、专业楼等需要更大空间的建筑;剪力墙和框支剪力墙有45栋。
到20世纪末,处于世界前100名的高层建筑中,采用全钢结构的有46栋,采用钢筋砼结构的有17栋,采用钢,钢筋砼混合结构的有34栋;国内已建的前100名高层建筑中,采用全钢结构的有2栋,采用钢筋砼结构的有80栋,采用钢,钢筋砼混合结构的有18栋;从以上统计中看到:全钢结构建筑在国外用的较多,特别是早期的高层建筑几乎全部采用全钢结构,钢筋砼结构在国内用的较多;而近年来,不少设计采用了钢-钢筋砼混合结构,同样具有全钢结构的自重轻、施工速度快的特点,这是优于砼结构的重要方面;在造价方面又低于全钢结构。也就是说,钢-钢筋砼混合结构充分发挥了钢结构及砼结构各自的优点,适合目前我国经济与技术发展的水平,在我国高层建筑结构中的应用日益增多,并逐渐成为当今我国高楼建设中的主导结构类型,已建成和正在筹建中的高度超过150m的高楼近20栋。 二、高层建筑的结构体系发展状况
高层建筑结构由于承受垂直荷载与水平风荷载及地震的共同作用,其高度越高,水平作用的影响就越大,对结构设计来讲选用一种具有适当刚度的结构体系则是设计的关键,从国内现有的设计与施工水平的实际状况来看,如下几种结构体系有可能在设计中被采用:钢筋砼结构、钢结构、钢,钢筋砼混合结构(这类结构日本称为钢骨钢筋混凝土结构,苏联称为劲性混凝土结构,我们简称为钢混结构)。现就这几种结构体系各自特点,通过比较结构的受力特点与结构刚度的大小,所采用结构技术的先进性等综合因素及每种结构体系对建筑使用功能的适用性,特作如下分析: 从结构体系上看,早期多采用钢筋砼纯框架结构。由于它平面布置灵活,空间大,能适应较多功能的需要,因此成为高层建筑的主要结构形式。如早期的北京饭店、上海的国际饭店等,以及后期的长城饭店等。但是,这种结构的侧向刚度较小,在一般节点连接情况下,当承受侧向的风力或地震作用时,将会有较大的侧向变形。因此,限制了这种结构形式
的高度和层数。
为了满足更高层数的要求,结合住宅、公寓和宾馆对单开间的需求,出现了较高层数的剪力墙结构,如广州的白云宾馆和前三门工程,都采用了这种结构形式。剪力墙结构以良好的侧向刚度和规整的平面布置,按照功能要求,设置自下而上的现浇钢筋混凝土剪力墙,无疑它对抵抗侧向风力和地震作用是十分有利的,因此,它所允许建造的高度可以远远高于纯框架结构。剪力墙结构的不足之处在于,平面布置的灵活性较差,使用上亦须受到一定限制。因此,它的适应范围较小,仅适用于住宅、公寓和宾馆等建筑。
建筑功能要求有较大的灵活性,但同时又能满足风和地震作用的考验,取纯框架和剪力墙结构两者之长,形成了框架—剪力墙结构。框架结构具有布置灵活的优点,而剪力墙结构具有良好的抗侧力能力,结合后的结构体系可广泛满足一般建筑功能要求,在适当位置设置一定数量的剪力墙,既是建筑布置需要,又是结构抗侧力需要。因此,框架—剪力墙结构体系的适用范围和适应的高度较宽,是一种较好的结构体系。如北京饭店东楼、北京国际大厦、上海展览中心北馆、上海扬子江大饭店等。
钢筋砼筒体结构的出现主要是为了满足高层建筑更高层数的要求。筒体结构可以是内筒(以封闭的钢筋混凝土剪力墙形成空心悬臂梁)外框(以密排柱形成框架),因此亦称框筒结构。也可以是内筒和外框架筒(以密排柱和梁形成框架筒),又可称筒中筒结构。筒体结构具有很好的整体性和抗侧力性能,在平面布置和满足功能要求方面也有明显的优势。筒体结构所具有的刚劲的抗侧力刚度,使其为众多高层和超高层建筑结构所采用。如北京国贸中心大厦、北京新华社大楼、深圳国贸中心大厦、上海电信大楼以及广东国际大厦等。
钢结构具有承载力高,自重轻,占地面积小,使用空间大,工业化程度高,施工速度快,抗震性能好,基础费用省等优点。国内采用钢结构的高层建筑有1996年建成的上海世界广场(42层),为框架,支撑结构,1991年建成的京城大厦(39层)为框架,剪力墙结构。
为了发挥钢结构和钢筋混凝土结构各自的优越性,由两者结合形成的钢-钢筋砼混合结构成为超高层建筑的重要发展趋势。这一结构体系发挥了钢结构自重轻、强度高、使用空间大、施工速度快与钢筋砼结构刚度大、造价低等优点,是一种很好的结构体系,在高层建筑结构设计中得到了越来越广泛的应用,这种结构体系适合目前我国经济发展水平。深圳1996年建成的地王大厦(81层)由钢框架-钢筋砼筒体组成的钢-钢筋砼混合结构,上海1988年建成的希尔顿酒店(43层)由钢框架-钢筋砼芯筒组成的钢-钢筋砼混合结构。
范文二:高层建筑的发展
第一次高层建筑时期 (1890,1900 年)
一、工业革命后建筑技术成就
18世纪末至19世纪末,欧洲和美国的工业革命带来了生产力的发展与经济的繁荣。这时期,城市化发展迅速,城市人口高速增长。为了在s较小的土地范围内建造更多的使用面积。 建筑物不得不向高空发展。另一方面,钢结构的发展和电梯的出现则促成了多层建筑的大量 建造。
19世纪初,英国出现铸铁结构的多层建筑(矿井、码头建筑),但铸铁框架通常是隐藏在砖石表面之后。1840年之后的美国,锻铁梁开始代替脆弱的铸铁梁。熟铁架、铸铁柱和砖石承重墙组成笼子结构,是迈高层建筑结构的第一步。
19世纪后半叶出现了具有横向稳定能力的全框架金属结构。幕墙概念产生,房屋支撑 结构与围护墙分离。在建筑安全方面,防火技术与安全疏散逐步提高。六十年代,美国已出现给排水系统、电气照明系统、蒸汽供热系统和蒸汽机通风系统,1920年代出现空调系统。由于乘客电梯的出现,建筑突破5层的高度限制(徒步可行的登高距离)。1845年奥迪斯 在纽约举办安全电梯展览。奥迪斯令人信服地演示他的发明,切断缆绳,电梯箱仍安全地悬挂在半空中。1857年在纽约城百货公司安装了第一台蒸汽驱动安全电梯。18世纪70年代,蒸汽电梯被更快的水力电梯取代。1890年奥迪斯发明了现代电力电梯。
1870 年后,高层建筑的技术发展进入了新的阶段。纽约公正生命保险大厦被认为是高层建筑的早期版本,因为除了高度和结构外,它采用了几乎全部必需的高层建筑技术元素。建筑采用装饰性的法国双重斜坡屋顶,虽只有5层,但高度达到130英尺,并且在办公楼中首次使用电梯。可以说它是电梯建筑或原始高层建筑的最早实例。 1871年芝加哥发生火灾,建筑中铁部件的失败教训促成了建筑防火设计的进步。建造者 开始在铁梁和铁柱外面覆盖面砖,并应用空心砖楼板,提高金属骨架的耐火性能。1879年,威廉?詹尼设计第一拉埃特大厦,这个七层货栈是砖墙与混凝土混合结构。1880 年巴黎建起高312m 的埃菲尔铁塔,1889年工程师埃菲尔在铁塔的斜腿上使用了双轿箱的水力电梯,其中一部能到塔顶。 终于在1885年,真正的高层建筑诞生了--10层高的芝加哥家庭生命保险大楼建成。 从此高层建筑经历了一个多世纪的蓬勃发展 。
二、高层建筑发源地--芝加哥
1820年芝加哥只是一个遥远的湖边小镇。但在南北战争后城市迅速发展,40年后成为 美国开发西部的前哨和航运与铁路枢纽,铁路延伸1.77万公里,每天进出75趟客运列车。 这时期城市人口高速增长,城市发展恶性膨胀,规划、建筑质量低劣。
然而,1871年10月8日夜,芝加哥的城市发展戏剧化地停止了。当晚8时左右,芝加哥郊区的一个农家牛篷里,一只母牛踢倒了一盏油灯,牛篷随即起火,在风力作用下,火势不断扩大、漫延,最终越过两道河流,一直烧到芝加哥的市中心。48小时之内,烧毁房屋18000幢,使10万人无家可归,300 人被烧死。大型商业建筑和政府建筑中的所谓防火构造设施成为悲剧性的笑话。火灾中,外露的铸铁被熔化,熔化的铁水使火焰不能到达的地方起火。火灾后芝加哥的建筑防火变得谨慎和严密,重建计划开始考虑使用防火材料和技术,而不是从前的木材和裸露的铸铁。 大火过后,城市重建十分迫切,因而也创造了难得的发展机遇。大规模的重建有利于合 理规划,有利于发展新的建筑技术和材料,也有利于电梯的发明与改良。由于城市土地昂贵, 建筑向高空发展比购买更多的土地更为经济。在建筑技术上,由于采用钢框架结构,结构自 重减轻,稳定性提高在筑可以建得更高。电梯广泛使用,使5层以上的建筑成为实用。以上 各种因素结合起来,促成了高层建筑的诞生和发展。
1880年后的十余年间,芝加哥取得高层建筑发展史上的辉煌成就。与此同时,美国其它城市由于受1873年起持续多年经济萧条的影响而无重大建设。大量的建筑设计任务吸引了一
批有才华的建筑工程师(也是建筑师)聚集到芝加哥,如: ?詹尼 (设计第一栋高层建筑--家庭生命保险公司大楼) ?布思海姆 (设计信托大楼一第一个采用大面积玻璃外墙) ?鲁特 (设计蒙纳诺克大楼--世界最高砖结构建筑) ?沙里文 (高层建筑之父) 在这一批巨将的不断努力下,形成了影响深远的"芝加哥学派"。这时期的建筑有一个革命性的建筑技术:放弃传统的石头承重墙,采用一种轻型的铸铁结构和石头 或陶砖外墙,框架与外墙分离。 三、第一栋高层建筑
1885年建成10层高的家庭生命保险大厦(詹尼设计, 1931年被拆除),通常被认为是世界第一栋高层建筑。结构上没有承重墙,整个建筑的重量由金属框架支撑,圆形铸铁柱子内填水泥灰,1至6层为鍛铁工字梁,其余楼层用钢梁。标准的梁距5英尺,支撑砖拱楼板。砖石外立面,窗间墙和窗下墙为砖石构造,象幕墙一样挂在框架之上。建筑史称它为"钢铁结构进化中决定性的一步".
四、高层建筑形式的探索
尽管当时的建筑技术(结构、设备等)已取得很大进步,但建筑师们仍在为寻找恰当的高层建筑形式而奋斗。 一方面,工程师在创造性地发明新的科学技术,他们高效地建造桥梁、火车站、展览厅;
另一方面,建筑师们却束缚在传统风格中不能自拔。他们需要寻找一条道路跳出进退两难的处境,在维护传统价值的同时不得不反映全新的爆炸性的城市环境一一过速发展的芝加哥先驱精神和新的房屋建造方法。
19世纪末流行的文艺复兴时期的府邸风格可作为高层建筑的原型,但随着建筑不断升高,府邸风格已很难实现,因而必须探寻新的设计构图方法。设计者试验在不同楼层坡上各种文艺复兴的风格(如罗马式、古典式、安娜皇后式等)。通常依靠几何处理,把府邸式堆放在建筑顶部,或者拉长府邸的中部,因此得到巨人的秩序(例如罗马式的拱和往式垂直伸长)。 芝加哥高层建筑风格的经过三次演变
1(原始高层建筑风格,强调水平部分,顶部为府邸式。
2(扩展府邸式风格或三段式构图,运用柱式隐喻(如基座、往身、柱头),伸长中间部分。 装饰为罗马式或哥特式,如大檐口、半圆拱、薄檐口、砖石结构。 3(商业风格("芝加哥框架"),不强调立面构图,而是明确地表现支撑结构和自然的表 面。形象特征为:大方窗,无檐口,窗下墙凹部有装饰或无装饰,块状和板状体量。
(,)原始高层建筑风格 家庭生命保险公司大厦表现了原始高层建筑风格,建筑的立面没有表现"骨架--外 表"的概念,而是表现传统的承重砖窗间墙--在水平层以含糊的罗马复兴风格来组织。该 建筑的重要特点是为美学而隐藏技术。 原始高层建筑的代表作是理查逊设计的芝加哥马歇尔商场(1885,1987年,1930年被拆毁建停车场),建筑模仿罗马建筑先例,但风格上又类似文艺复兴宫殿。从坚实的基座到顶部的垂直连续窗,比例完美,表现出平衡、统一、简化以及视觉的明晰。圆拱清楚地表现了承重墙的本质、力量和厚重(圆拱形符合砖结构的受力特点),同时引出向上的动势,使建筑显得高耸。
(二)三段式(扩展宫殿式)高层建筑风格 马歇尔商场的视觉秩序,反映出简洁、朴素的完美构图,不可多也不可少。这一点强烈影响着沙里文(帮助他塑造高层建筑形象。沙里文在他的两个著名作品--马车大厦和信托银行大厦中,通过扩展宫殿式风格来试验他的构成艺术、构造的自然本质和时代精神的理想。 在圣.路易斯马车大厦,沙里文使用成熟的钢结构框架。只有底层的柱距显示结构,上部一半的柱子是假的,这种方法掩盖了钢结构的自然特性。摩天楼的高度由垂直的楼身分割,向上的动感包含在沉重的水平檐日内,细致的装饰使立面产生较有机的质量。 沙里文最伟大的成就可能是布法罗的信托银行大厦。在这里,抽象的构图超过三段式划分。沉重的基座负担起上部的塔身,在各方面预示本来的国际式建筑风格。檐口不但是上升的楼身的结束,而且似乎是垂直元素的自然生长。
第二次高层建筑时期 (1900,1935年)
一、社会背景与建筑高度竞争
1893年以来,芝加哥经济持续萧条,纽约方面有建筑工程,而芝加哥则无事可作,芝加哥的建筑工程师(如伯恩海姆等)纷纷跑到纽约谋求发展。这时期纽约的人口超出芝加哥的一半,主要人口是从芝加哥及其附近内陆迁入的。移民人口比例增大出现移民风格影响,外来文化占了主导地位。 1914,1918年爆发第一世界大战。英国、法国、俄国等为一方,德国、奥地利、匈牙利等为另一方,进行了长达4年之久的战争。欧洲各国在战争中经济严重削弱,只有美国在战争中经济实力急剧膨胀,世界经济重心从欧洲转向美国。战后美国建筑活动十分兴旺,城市中的高楼大厦象雨后春笋般建造起来。 第二次世界大战结束到1929年经济崩溃是美国建筑投资的繁荣时期。直接反映在大城 市的轮廓、高层建筑的爆发、高速公路增长、郊区的蔓延等。由此对城市产生的影响是统治性的,但对机械化危机的理解远超出多数建筑师的想象。
当1895年2I层的纽约美国担保大厦,也被认为是第一栋独立塔楼建筑超过20层的新哥特式的卡匹托大厦时,高度的竞赛从芝加哥转移到了纽约。如果说19世纪是技术限制建筑高度发展,那么到第一次世界大战时,短时期内众多的高层建筑发展起来,说明技术不再是限制建筑高度发展的因素。 为出售而建造的建筑,一夜之间获得巨大声誉。请广告商绘制出建筑设计方案图形进行宣传,各种豪华大楼的夸张式图形,造成引人注目的声势。其实这是芝加哥早已用过的把 戏。 47层的歌手大厦,达到 614英尺的高度。一年后,50层的大都会人寿保险大厦,以 675英尺领先。1913 年57 层的伍尔沃思大厦,高度达792英尺,保持世界最高纪录达17 年,直到77 层的克莱斯勒大厦建成。仅一年后,1931年,102层的帝国大厦建成,标志美国摩天楼的黄金时代达到顶点,建筑高度为1250英尺。
这一时期美国的高层建筑经过两个发展阶段:
1(1900,1920年,折中主义阶段; 2. 1920,1940年,艺术装饰时期。
二、折中主义高层建筑风格
1893年哥伦比亚世界展览会上,东部受过巴黎美术学院教育的建筑师们,大力宣传欧洲古典建筑风格,美国人被感动,他们向往希腊的神庙、罗马的银行、文艺复兴和哥特式高层建筑。芝加哥高层建筑的技术成就在纽约得到应用和发扬,但"商业风格'"的高层建筑受到冷遇甚至唾弃。 芝加哥学派认为形象要表现功能的观点并没有被纽约的设计师们认同。他们坚持把传 统风格(主要是古典和哥特式)的装饰系统连接到钢框架之中,并把钢框架隐藏起来。当沙里文努力捍卫装饰和建筑不能分离之时,纽约学派设计者们通过学院派的技巧直接从折衷形式的构图装饰中,演化出建筑的整体形象。当建筑物继续向上增长,宫殿式不再适应,设计者探寻新的历史先例。高塔楼代替了芝加哥时期的较低的板块楼,建筑冲向云霄,成为天际线和美国城市轮廓的重要符号。真正的摩天楼诞生了,连接天空和大地。然而,摩天楼的象征意义更大--它被想象为是一个美丽的、有力的美国公司形象。
1929,1933年美国经济产生严重危机。 1939年第二次世界大战全面爆发,交战各国的民用建筑活动几乎全部停止。但这时期的建筑思想空前活跃,革新派与学院派之间进行着激烈的斗争。在柯布西埃的努力下,现代主义者们在1933年通过雅典宪章。欧洲前卫派艺术在美国的影响逐渐增大。密斯、格罗皮乌斯等一批欧洲现代主义建筑的创史人先后到美国从事建筑设计和教学工作。
(一)密斯与理性主义高层建筑 密斯是现代主义高层建筑的奠基人。早在1921年,在一个高层建筑设计竞赛方案中,密斯向人们首次展示了全新的高层建筑构想:将高层建筑的一切装裱全部剥去,只留下最基本的结构框架,外面覆盖纯净透明的玻璃幕墙。这是典型的理性主义观点,用最小化、最纯化来处理建筑元素。当时这种激进的主张自然不能被业主接受,直到对年后SOM设计的利华大厦建成,密斯的理想才成为现实。 密斯强调建筑要忠实
于现代结构和材料,表现钢和玻璃的纯净、透明与施的精确。在 外形上他强调净化建筑形式,使之成为不附加任何多余东西的、只有直线、直角组成的规整 和纯净的钢和玻璃方金子;在建筑内部地主张以不变应万变,即先造出实用和经济的空间, 而后配置使用功能。他设计的芝加哥湖滨公寓双塔、西格拉姆大夏等高层建筑对当代高层建 筑发展影响巨大,在世界的任何城市都能看到密斯式的方形玻璃办公大楼。
二)勒?柯布西埃和高层建筑
柯布西埃认为摩天楼是"人口集中、避免用地日益紧张、提高城市内部效率的一种极好 手段"。他觉得摩天楼朝气蓬勃、坚固、雄伟和反应时代精神。就象过去高耸的大教堂是形象地宣布对上帝和教会权力的信仰一样,柯布西埃认为由钢、混凝土和玻璃组成的五光十色的摩天楼是宣告对大规模的工业社会的信仰。摩天楼首次出现在1920年他的"塔楼城市"方案和1922年的共有300万居民的"现代城市"的住宅区里。
1946,1957年相继设计建造的"马赛公寓",为他提供了实际建设大量性高层住宅建筑的机会。建筑安置在大片绿地间,底部架空,底层空间能自由畅通,住宅平面布置不受结构限制;在建筑物内有商店、旅馆和其它设施,在屋顶上有幼儿园、体育馆、电影院、剧场 和跑道。 同密斯的主张一样,柯布也强调忠实现代的结构和材料,只不过密斯是忠于钢和玻璃的 轻巧与纯净,柯布是忠实于混凝土的粗糙和沉重。建筑特点是表现不加任何伪装的毛糙混凝 土、沉重有力的支撑构件和它们粗鲁的组合,因而也被称为"粗野主义"。粗野主义主要在欧洲流行,在日本也有较大影响,美国相对较少。 此外,柯布还指导了巴西的教育卫生部办公大楼(图TZ引、联合国秘书处大厦的设计工 作。70年代法国巴黎德方斯的新城建设实践了柯布半个世纪前。
二、国际式高层建筑( 1950,198O年)
第二次世界大战结束之后,现代主义运动取得了全面胜利。现代主义的高层建筑在某些 方面是芝加哥学派的延续。它反对外部包装、建筑含义和历史风格,强调形式追随功能和技 术,技术上升到艺术层次。平顶的高层建筑被建在世界各地,没有明显的差别,所以称为"国 际式风格"。 1950年建成的纽约联合国秘书处大厦可算是最早的国际式高层办公建筑。它由一个国际设计委员会共同设计,建筑提供了3500名联合国雇员的办公空间和联合国秘书长寓所,体形为简洁的板式,长边为带形玻璃窗,短边为光洁的大理石实墙面。
1952年,密斯设计湖滨公寓,立面完全暴露钢结构框架,建筑在经济上非常成功,对后来的高层建筑产生很大影响力。 同年SOM建筑事物所设计的纽约利华大厦建成,开创全玻璃幕墙的高层建筑先例,首次实现了密斯 20年代提出的玻璃摩天楼的梦想。
1958年密斯?凡?德?罗设计的纽约西格拉姆大厦建成,再次证明钢铁玻璃摩天楼在艺术上的完美性。 由于战后铝材过剩,钢板幕墙在高层建筑上得到广泛的应用。尽管轻型的构造在三、四 十年代经济萧条时期已经出现,但直到 1952年密斯的湖滨公寓建成才完全实现。为减少高层风力的影响,出现圆塔形建筑。最早的圆形塔楼是 1965年建成的芝加哥玛利那城大厦大厦高60层,177m,是两座多瓣形平面的公寓。1976年建造的亚特兰大桃树中心广场旅馆,柳层,是圆形玻璃幕墙高层建筑。
三(超高层建筑(1965,l975年)
60年代后期到70 年代中期,是美国高层建筑最辉煌的时期。由于建筑技术的成熟与美 国整体经济实力的强盛,这时期的高层建筑无论在高度、咖团提微量方面都取得谅人有增长。 1968年芝加哥建成100层的约翰?汉考克大厦,高344m,多功能综合建筑,包括700套公寓、8万多平方米办公空间和餐厅、健身房、游泳池、溜冰场等配套设施。 1971年在匹茨堡建成64层的美国内陆钢铁公司大厦。
1973年在纽约建成世界贸易中心大厦设计人(Minoru Yamasaky),两座并立的110层塔
式办公综合体,高417m,当时是世界最高建筑。 综合体包括几个较低的建筑:街景酒店、地下广场、商场、餐厅以及连接见路地铁线路。建筑用传统的美学法则来使现代的材料和结构产生规整、端庄和典雅的庄严感。底部处理使用了带有哥特风格的尖券,但并不是纯粹的装饰,而是建筑与结构形式的再创造。这类手法被 称为典雅主义,在当时有一定影响。
1973年建成芝加哥艾莫科大厦,8O层336m,是芝加哥第二高楼。 l974 年在芝加哥建成的西尔斯 110层,高 443m,在1966年马来西亚石油大厦(高45om)建成前的22年中,它一直是世界最高建筑。这个时期高层建筑技术的进步很大,高效率的高层建筑结构已经成熟,特别是钢筋混凝土结构技术取得很大发展。如 1971年建成的休斯敦市贝壳广场大50层,钢筋混凝土套筒式结构,高218m。
1976年在芝加哥建成的水塔广场大厦共74层,2层地下室,高度262m,是世界最高钢筋混凝土建筑,也是著名的综合体建筑。底部商业中心包括两个百货公司、几百个商店和一个大型的中庭,上面是 44层的豪华公寓和 22层的酒店。 1976年建成的波士顿汉考克大厦,60层,建筑体形为简洁的长方体,外墙采用当时最先进的全隐框反射玻璃幕墙(在 1973年建造过程中,三分之一的玻璃被大风吹掉,引起一场风波)。在建筑的周围有古典教堂、图书馆等重要建筑,镜面玻璃使建筑体量减小,并反射了周围景色(开创现代建筑新的亲现手法。从贫以后(高层建筑设计思潮开始转变,也有人把它称为最后一栋现代主义高层建筑。
第四次高层建筑时期 (1980年,现在)
现代主义高层建筑的反思
现代主义高层建筑为了表现它的理智和超脱,越来越多地依赖于简单的几何形式,使高 层建筑设计走向了极端,理智也变成了偏执。世界各地大同小异的玻璃盒子式高层建筑使城 市失去特色,使市民感到厌烦。为了使这种单调冷漠的六面体变得丰富多彩,建筑师们开始 进行新的设计探索。 70 年代,尽管国际式高层建筑仍然大量建造,但一些建筑师在发掘新技术、新材料的表现力,也有的在探索几何形态的无穷潜力,更多的建筑师开始注意建筑的环境质量、宜人的尺度。80年代,后现代主义企图完全否定现代主义,他们从历史的式样中找灵感,设计了新哥特式、新Are Deco 等带有传统意味的高层建筑。代表人物如建筑师菲利普? 约翰逊等。 如90年代以后,太平洋西岸的东南亚国家随着经济的起飞,高层建筑迅速发展,成为引人注目的新的高层建筑热点;在高层建筑内容、风格等方面具有明显的地方特色,成为一种新的景观。 目前这种探索和争论仍在进行之中,高层建筑正处在新古典、新技派、生态观、解构主义等多元并存的发展时期。
一、高层建筑发展情况
我国高层建筑的发展与国外类似,经过一段从低到高,从单一到复杂的发展阶段。1977年广州白云宾馆的建造,使我国高层建筑的高度突破了100m(33层),此后广州花园酒店、北京饭店、南京金陵饭店以及广州白天鹅宾馆等相继出现。深圳、珠海特区的建设,从一开始就给人们以全新的概念和面貌,高层建筑在这些新兴城市几乎成了主调,深圳国贸中心大厦的建设(50层、160m)是它的代表作。以后的深圳发展中心大厦(43层、165m、钢和钢筋混凝土框剪结构)、深圳中国银行(38层、134m、现浇钢筋混凝土框筒结构)等,都反映了我国高层建筑发展的速度和水平。1986年以后,超高层建筑迅速增长,1990年在9个城市建成29栋超高层建筑。1991年开始受压缩基本建设的影响,有所下降,但仍保持一定规模。到1994年末,据不完全统计全国已经建成高度在100m以上的建筑152栋(包括结构封顶22栋,分布在29个城市,其中上海38栋、北京24栋、深圳24栋、广州17栋,其它49栋分布在25个城市。在已建成的超高层建筑中,旅馆40栋、多功能建筑50栋、办公楼15栋、专业性建筑(电力、电信、广播、电视、邮政等建筑)17栋、公寓30栋,其
中多功能建筑呈现增长较快的势头。从选用的结构材料看,钢筋混凝土143栋,占主体;其它有钢结构5栋;钢—钢筋混凝土结构4栋。从结构类型分析,筒体和框架—简体有72栋为数最多;其次为框架—剪力墙35栋。剪力墙和框支剪力墙多用于住宅、旅馆和商住楼,筒体、框架—简体和框架—剪力墙多用于多功能综合楼和办公楼、专业楼等需要更大空间的建筑;剪力墙和框支剪力墙有45栋。
到20世纪末,处于世界前100名的高层建筑中,采用全钢结构的有46栋,采用钢筋砼结构的有17栋,采用钢,钢筋砼混合结构的有34栋;国内已建的前100名高层建筑中,采用全钢结构的有2栋,采用钢筋砼结构的有80栋,采用钢,钢筋砼混合结构的有18栋;从以上统计中看到:全钢结构建筑在国外用的较多,特别是早期的高层建筑几乎全部采用全钢结构,钢筋砼结构在国内用的较多;而近年来,不少设计采用了钢-钢筋砼混合结构,同样具有全钢结构的自重轻、施工速度快的特点,这是优于砼结构的重要方面;在造价方面又低于全钢结构。也就是说,钢-钢筋砼混合结构充分发挥了钢结构及砼结构各自的优点,适合目前我国经济与技术发展的水平,在我国高层建筑结构中的应用日益增多,并逐渐成为当今我国高楼建设中的主导结构类型,已建成和正在筹建中的高度超过150m的高楼近20栋。
二、高层建筑的结构体系发展状况
高层建筑结构由于承受垂直荷载与水平风荷载及地震的共同作用,其高度越高,水平作用的影响就越大,对结构设计来讲选用一种具有适当刚度的结构体系则是设计的关键,从国内现有的设计与施工水平的实际状况来看,如下几种结构体系有可能在设计中被采用:钢筋砼结构、钢结构、钢,钢筋砼混合结构(这类结构日本称为钢骨钢筋混凝土结构,苏联称为劲性混凝土结构,我们简称为钢混结构)。现就这几种结构体系各自特点,通过比较结构的受力特点与结构刚度的大小,所采用结构技术的先进性等综合因素及每种结构体系对建筑使用功能的适用性,特作如下分析:
从结构体系上看,早期多采用钢筋砼纯框架结构。由于它平面布置灵活,空间大,能适应较多功能的需要,因此成为高层建筑的主要结构形式。如早期的北京饭店、上海的国际饭店等,以及后期的长城饭店等。但是,这种结构的侧向刚度较小,在一般节点连接情况下,当承受侧向的风力或地震作用时,将会有较大的侧向变形。因此,限制了这种结构形式的高度和层数。
为了满足更高层数的要求,结合住宅、公寓和宾馆对单开间的需求,出现了较高层数的剪力墙结构,如广州的白云宾馆和前三门工程,都采用了这种结构形式。剪力墙结构以良好的侧向刚度和规整的平面布置,按照功能要求,设置自下而上的现浇钢筋混凝土剪力墙,无疑它对抵抗侧向风力和地震作用是十分有利的,因此,它所允许建造的高度可以远远高于纯框架结构。剪力墙结构的不足之处在于,平面布置的灵活性较差,使用上亦须受到一定限制。因此,它的适应范围较小,仅适用于住宅、公寓和宾馆等建筑。
建筑功能要求有较大的灵活性,但同时又能满足风和地震作用的考验,取纯框架和剪力墙结构两者之长,形成了框架—剪力墙结构。框架结构具有布置灵活的优点,而剪力墙结构具有良好的抗侧力能力,结合后的结构体系可广泛满足一般建筑功能要求,在适当位置设置一定数量的剪力墙,既是建筑布置需要,又是结构抗侧力需要。因此,框架—剪力墙结构体系的适用范围和适应的高度较宽,是一种较好的结构体系。如北京饭店东楼、北京国际大厦、上海展览中心北馆、上海扬子江大饭店等。
钢筋砼筒体结构的出现主要是为了满足高层建筑更高层数的要求。筒体结构可以是内筒(以封闭的钢筋混凝土剪力墙形成空心悬臂梁)外框(以密排柱形成框架),因此亦称框筒结构。也可以是内筒和外框架筒(以密排柱和梁形成框架筒),又可称筒中筒结构。筒体结构具有很好的整体性和抗侧力性能,在平面布置和满足功能要求方面也有明显的优势。筒体结构所具有的刚劲的抗侧力刚度,使其为众多高层和超高层建筑结构所采用。如北京国贸中
心大厦、北京新华社大楼、深圳国贸中心大厦、上海电信大楼以及广东国际大厦等。
钢结构具有承载力高,自重轻,占地面积小,使用空间大,工业化程度高,施工速度快,抗震性能好,基础费用省等优点。国内采用钢结构的高层建筑有1996年建成的上海世界广场(42层),为框架,支撑结构,1991年建成的京城大厦(39层)为框架,剪力墙结构。
为了发挥钢结构和钢筋混凝土结构各自的优越性,由两者结合形成的钢-钢筋砼混合结构成为超高层建筑的重要发展趋势。这一结构体系发挥了钢结构自重轻、强度高、使用空间大、施工速度快与钢筋砼结构刚度大、造价低等优点,是一种很好的结构体系,在高层建筑结构设计中得到了越来越广泛的应用,这种结构体系适合目前我国经济发展水平。深圳1996年建成的地王大厦(81层)由钢框架-钢筋砼筒体组成的钢-钢筋砼混合结构,上海1988年建成的希尔顿酒店(43层)由钢框架-钢筋砼芯筒组成的钢-钢筋砼混合结构。
范文三:高层建筑发展史
云端的回想--国际高层建筑
吉隆坡双塔,西尔斯大厦,世贸中心……这一个个耳熟能详的摩天大厦,这一个个高耸入云的高层建筑,是人类智慧与力量的结晶。无论从晴朗的海上远眺维多利亚港,还是从夜晚的空中俯瞰曼哈顿岛,那栉次鳞比的高楼都构成了繁华都市的标志,那错落有致的天际线都演绎着现代的乐章。高层建筑是城市的灵魂,是现代都市形象的代表。这日渐增长的高楼大厦不断的拓展着人类居住的空间,却侵蚀着人们生活的空间,它给人们生活带来深刻的变革,影响了人类的心灵深处。这百年中,高层建筑创造了一个又一个记录。
18世纪末至19世纪末,欧洲和美国的工业革命带来了生产力的发展与经济的繁荣。这时期,城市化发展迅速,城市人口高速增长。为了在较小的土地范围内建造更多的使用面积。 建筑物不得不向高空发展。另一方面,钢结构的发展和电梯的出现则促成了多层建筑的大量 建造。
19世纪初,英国出现铸铁结构的多层建筑(矿井、码头建筑),1840年之后的美国,锻铁梁开始代替脆弱的铸铁梁。熟铁架、铸铁柱和砖石承重墙组成笼子结构,是迈高层建筑结构的第一步。
19世纪后半叶出现了具有横向稳定能力的全框架金属结构。六十年代,美国已出现给排水系统、电气照明系统、蒸汽供热系统和蒸汽机通风系统,1920年代出现空调系统。由于乘客电梯的出现,建筑突破5层的高度限制(徒步可行的登高距离)。
1885年建成10层高的家庭生命保险大厦(詹尼设计, 1931年被拆除),通常被认为是世界第一栋高层建筑。
高层建筑发展史-1900 ~1935
1895年2I层的纽约美国担保大厦,也被认为是第一栋独立塔楼建筑超过20层的新哥特式的卡匹托大厦,1913 年57 层的伍尔沃思大厦,高度达792英尺,保持世界最高纪录达17 年,直到77 层的克莱斯勒大厦建成。仅一年后,1931年,102层的帝国大厦建成,标志美国摩天楼的黄金时代达到顶点,建筑高度为1250英尺。
这一时期美国的高层建筑经过两个发展阶段:
1.1900-1920年,折中主义阶段; 2. 1920-1940年,艺术装饰时期。
二、国际式高层建筑( 1950-198O年)
第二次世界大战结束之后,现代主义的高层建筑在某些 方面是芝加哥学派的延续。被称为
三.超高层建筑(1965~l975年)
60年代后期到70 年代中期,是美国高层建筑最辉煌的时期。 1973年建成芝加哥艾莫科大厦,8O层336m,是芝加哥第二高楼。 l974 年在芝加哥建成的西尔斯 110层,高 443m,在1966年马来西亚石油大厦(高45om)建成前的22年中,它一直是世界最高建筑。这个时期高层建筑技术的进步很大,高效率的高层建筑结构已经成熟,特别是钢筋混凝土结构技术取得很大发展。1976年在芝加哥建成的水塔广场大厦共74层,2层地下室,高度262m,是世界最高钢筋混凝土建筑,也是著名的综合体建筑。有人把它称为最后一栋现代主义高层建筑。
高层建筑正处在新古典、新技派、生态观、解构主义等多元并存的发展时期。
范文四:高层建筑结构发展
浅谈高层建筑结构发展
学院:土木工程与建筑学院 专业:结构工程
班级:硕研 2014级二班
姓名:王亮
学号:20140420058
邮箱:1322726465@qq.com
浅谈高层建筑结构发展
王亮
摘要 :进入 20世纪 90年代以来, 随着社会与经济的蓬勃发展, 特别是城市建设 的发展, 要求建筑物所能达到的高度与规模不断地增加, 高层建筑已经成为反映 一个城市经济繁荣和社会进步的重要标志。 本文介绍了国内外高层建筑结构的发 展现状, 详细阐述了我国高层建筑结构发展特点, 并对未来高层建筑结构发展趋 势进行预测,指出我国应从实际出发,设计出适合我国发展的高层建筑。
关键词 :高层建筑,特点,发展趋势
高层建筑是近现代经济发展和科学技术进步的产物。 对于高层与超高层建筑, 各国有不同的划分标准。联合国 1972年召开的国际高层建筑会议有两种划分标 准:将层数 9层 ~15层 (总高度不超过 50m) 为一类; 17层 ~25层 (总高度不超过 70m) 为二类; 26层 ~40层 (总高度不超过 100m) 为三类; 40层以上 (总高度超过 100m) 为四类, 将四类中 40层或总高度 152m 以下的建筑定为低高层建筑; 总高 度 152m~365m为高层建筑; 100层或总高度 365m 以上为超高层建筑。而多地 震国家日本将 5层 ~15层的建筑定为高层建筑,将 15层以上的建筑定为超高层 建筑。我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定:10层及 10层以上或房屋 高度超过 28m 的住宅建筑和高度大于 24m 的其他民用建筑结构为高层建筑。建 筑物高度超过 100m 时,不论是住宅建筑或公用建筑,均为超高层建筑 [1]。
1高层建筑结构的发展
1.1 国外高层建筑结构的发展
世界上第一幢近代高层建筑是 1883年建成的美国芝加哥家庭保险 (Home Insurance) 公司大楼, 11层, 55m 高,框架结构。它采用金属框架承重结构,标 志着一种区别于传统砌筑结构的新体系的诞生。 19世纪末高层建筑已经发展到 采用钢结构,建筑物的高度超越了 100m 。 20世纪初,钢结构高层建筑在美国大 量建成,美国在高层建筑的数量、层数、高度方面都居于领先地位。 1931年建 成的摩天大楼 —— 纽约帝国大厦成为高层建筑发展第一阶段的典型代表, 它保持 世界最高的建筑物的记录达 41年之久。 50年代初玻璃铝合金等新型外墙材料开 始使用,这个时期称为现代主义的新建筑风格,其代替了上一时期的古典风格, 以简单的几何形体、 大面积的金属和玻璃墙为代表的 “ 玻璃盒子 ” 作为现代化的标 志成了这一时期高层建筑的主流, 代表这一时期的典型作品是纽约的利华大厦和 联合国大厦 [2]。
1.2 我国高层建筑结构的发展
我国高层建筑是从 20世纪 50年代逐渐发展起来的。 50年代初期多采用框 架结构, 以建造 8层、 9层的旅馆和办公楼居多。 50年代后期出现了框 — 剪结构
形式, 60年代、 70年代,我国的高层建筑发展加快,其中最高的 33层广州白云 宾馆就是 1977年建成的, 80年代我国高层建筑的高速发展, 到 1983年已建成 8层以上的高层建筑近千幢,建筑面积超过 1100×104㎡ [3]。 1980年 ~1984年所建 成的高层建筑相当于建国后 30年来兴建的高层建筑的总和。 90年代到现在,我 国高层建筑发展更为迅猛, 建筑业成为国家的支柱产业, 其中代表性的建筑为上 海的金贸大厦和深圳的帝王大厦。目前,我国已建的高层建筑面积超过 1.8×108㎡其中,高层住宅约占全部高层建筑栋数的 80%。
2 我国高层建筑结构发展的特点
我国高层建筑概括起来主要有以下几个特点:建筑高度不断增加; 结构体型 日趋复杂;以混合、组合结构为主;涌现一些新型结构体系。
2.1建筑高度不断增加
据不完全统计, 截至 2008年底, 150m 以上的高层建筑已超过 200栋, 这些 高层、超高层建筑中, 300m 以上的多分布在东南沿海地区,北方也有一批超高 层建筑已经建成或正在设计建造中,如 2007年北京建成了高度为 330m 的北京 国贸三期, 高度为 337m 的天津津塔预计 2009年底结构封顶, 其他如 350m 高的 沈阳恒隆市府广场, 383m 高的大连裕景, 333m 高的天津嘉里中心办公楼等, 正 在设计建造中 [4]。
据国际高层建筑与城市协会 2006年出版的 《世界上最高的 101栋高层建筑》 统计, 落成及在建的最高的 101栋高层建筑中, 我国大陆有 20多栋, 中国大陆、 中国香港、中国台湾总计 33栋,美国也是 33栋,数量相当,表明我国超高层建 筑的数量居于世界前列 [5]。
除数量增多外,超高层建筑的高度近年不断刷新, 492m 高的上海环球金融 中心已正式投入使用; 432m 高的广州西塔结构已封顶。除上述代表性超高层建 筑外,使用高度 580m 、总高度超过 600m 的上海中心已经于 2008年底动工。全 国各地尚有一批正在酝酿兴建的高层建筑, 如设计中的深圳平安金融中心塔楼桅 杆顶高度将超过 600m , 天津 117大厦总高度也将超过 600m 。 总之, 我国高层建 筑的高度正在从 400m 向 600m 挺进。
超高层建筑高度的不断攀高, 其意义不仅仅在于高度的突破, 而是带动了整 个建筑业的发展, 包括材料技术、 设备制造技术等行业的进一步发展。 超高层建 筑发展是经济发展的大势所趋。
2.2结构体型日趋复杂
由于业主和建筑师为实现建筑功能以及在建筑艺术、 建筑造型方面体现创新, 设计了众多复杂体型和内部空间多变的高层建筑, 使得我国高层建筑的复杂程度 也处于世界前列。
随着国民经济的发展, 高层建筑除了要满足建筑使用功能要求, 越来越重视
建筑个性化的体现,使高层建筑的平面、立面均极其特殊。尤其近几年,各种新 的复杂体型及复杂结构体系大量出现, 如体型复杂的连体结构, 楼板开大洞形成 的长短柱,楼板与外框结构仅通过若干节点连接,悬挑、悬挂,大跨度连体的滑 动连接等, 这些复杂体型的高层建筑许多超出了现行设计规范的要求, 以往的工 程经验和震害资料都无法借鉴,需要进行更深入的研究 [6]。特别是许多项目采用 了国外设计师的作品, 但一些境外建筑师来自非地震区, 缺乏抗震设计经验, 有 些建筑方案特别不规则。而在日本神户、中国台湾及 2008年的 “5.12” 汶川地震 中,一些特别不规则建筑受到严重破坏。
我国绝大部分地区为抗震设防地区, 而高层建筑集中的东南沿海地区又是台 风频繁的地区, 因此我国高层建筑设计绝大部分都要考虑抗震、 抗风问题, 加之 体型日趋复杂,我国的高层建筑结构设计面临更大的挑战。
2.3超高层建筑中钢 -混凝土混合结构为主
国外高层、超高层建筑以纯钢结构为主,而我国以钢 -混凝土的混合结构应 用居多。据不完全统计,中国已建成的 150m 以上的高层建筑中,混合、组合结 构约占 22.3%; 200m 以上的高层建筑,混合结构约占 43.8%; 300m 以上的高 层建筑,混合、组合结构约占 66.7%,如上海环球金融中心及金茂大厦均为钢筋 混凝土核心筒, 外框为型钢混凝土柱及钢柱; 北京国际贸易中心三期, 为筒中筒 结构, 外部为型钢混凝土框筒, 内部为型钢混凝土巨型柱与斜撑及钢梁组成的筒 体,高度 330m ,为我国 8度抗震设防地区最高的高层建筑。正在设计建造中的 三栋 600m 以上的高层建筑 (上海中心、深圳平安金融中心、天津 117大厦 ) 全部 采用混合结构 [7]。
钢 -混凝土混合结构之所以得到了较大发展,一方面因为其可有效地将钢、 混凝土以及钢 -混凝土组合构件进行组合,既具有钢结构的技术优势又具有混凝 土造价相对低廉的特点; 另一方面, 我国现场施工的人力成本比国外低, 采用混 合结构比采用纯钢结构经济方面更有优势。 因此混合结构是符合我国国情的超高 层建筑的结构体系,预计将来混合结构仍将得到较大的发展。
2.4一批新型结构体系涌现
随着超高层建筑的发展,近期涌现出了一些新型结构体系。已建成的 330m 高的北京国贸三期主塔楼采用了钢 — 混凝土框架 — 核心筒结构, 内筒采用了型钢、 钢板混凝土巨型组合柱及型钢混凝土支撑结构体系; 在建的 337m 高的天津津塔 主要抗侧力体系由钢管混凝土柱框架 +核心钢板剪力墙体系 +外伸刚臂抗侧力体 系组成, 具有较高的抗侧刚度和延性, 是目前世界上应用钢板剪力墙的最高的高 层建筑; 广州西塔采用了外部交叉网格结构体系, 该体系具有较强的抗侧刚度及 抗扭刚度, 能较好地抵御风荷载和地震作用; 巨型结构在超高层结构中被广泛采 用,利用外框的带状桁架和巨型柱形成巨型框架,并辅以必要的外立面的斜撑,
巨型柱的尺寸往往达到 5m 以上,有的甚至超过 10m ,采用型钢混凝土构件或钢 管混凝土构件。 随着高层建筑结构的发展, 会有更多新颖合理的结构体系出现 [8]。 3 高层建筑结构发展趋势
3.1 构件立体化
高层建筑在水平载荷作用下, 主要依靠竖向构件提供抗推刚度和强度来维持 稳定。 在各类竖向构件中, 竖向线形的抗推刚度很小; 竖向平面构件虽然在其平 面内具有很大的抗推强度, 然而其平面外的刚度依然小到可略去不计。 由 4片墙 围成的墙筒或由 4片密柱深梁框架围成的框筒, 尽管其基本元件依旧是线性构件 或平面构件, 但它已经转变成具有不同力学特性的立体构件, 在任何方向水平力 的作用下, 均有宽大的翼缘参与抗压和抗拉, 其抗力偶的力臂, 即横截面受压区 中心到受拉区中心的距离很大, 能够抗御很大的倾覆力矩, 从而适用于层数很多 的高层建筑。
3.2 结构支撑化
框筒是用于高层建筑的一种高效抗侧力构件, 然而, 它固有的剪力滞后效应, 削弱了它的抗剪刚度和水平承载力。 特别是当高层建筑平面尺寸较大, 或者因建 筑功能需要而加大柱距时, 剪力滞后效应就更加严重, 致使翼缘框架抵抗倾覆力 矩的作用大大降低。 为了使筒状结构能充分发挥潜能并有效用于更高层建筑, 在 框筒中增设支撑或斜向布置的抗剪力墙板,已成为一种框筒的有力措施。
若把在抵抗倾覆力矩中承担压力或拉力的构件, 由原来的沿高层建筑周边分 散布置, 改为向房屋四角集中, 在转角处形成一个巨大柱, 并利用交叉斜杆连成 一个立体支撑体系, 是高层建筑结构中的又一发展趋势。 由于巨大角柱在抵抗任 何方向倾覆力矩时具有最大的力臂,从而框筒更能充分发挥结构和材料的潜力。 典型例子是 1989 年落成的香港中国银行大厦, 就是采用了桁架筒体结构, 并将 全部竖向荷载传至周边结构,单位面积用钢量仅约为 150kg/㎡ . 预计这种结构体 系今后将在 300m 以上的超高层建筑中将会得到更广泛的应用。
3.3 形体多样化
为了体现个性、追求新颖、 ,使高层建筑的平面、立面体型均极具特性,结 构的复杂度和不规则度为国内外前所未有的, 为结构设计带来极大挑战。 平面形 状有:矩形、方形、八角形、扇形、圆形、菱形弧形、 Y 形、 L 形等。立面出 现各种类型转换、外挑、内敛、大底盘多塔楼、连体建筑、立开大洞等复杂体型 的建筑。
3.4 材料高强度化
随着建筑高度的增加, 结构面积占建筑使用面积的比例越来越大, 为了改善 这一不合理状况, 采用高强度钢和高强度混凝土势在必行。 随着高强混凝土材料 的研制和不断发展,混凝土的强度等级和韧性性能也不断得到改善。 C80 和
C100 强度等级的混凝土已经在超高层建筑中得到广泛使用。可以减少结构构件 的尺寸, 减少构件的自重, 必将对高层建筑的发展产生严重的影响。 高强度且具 有良好可焊性的厚钢板将成为今后高层建筑结构的主要用钢,而耐火钢材 FR 钢的出现为钢结构的抗火设计提供了方便。采用 FR 钢材制作高层钢结构时, 其防火保护层的厚度可大大减小, 从而降低钢结构的造价, 使钢结构更具竞争力。 例如,美国芝加哥的 74 层、高 262m 的水塔广场大厦,就是采用 C70 级高强 混凝土建造的。
3.5 建筑轻量化
建筑物越高, 自重越大, 引起的水平地震作用就越大, 对竖向构件和地基构 成造成的压力也越大,从而带来一系列的不利影响。因此,目前在高层建筑中, 已经开始推广应用轻质隔墙、 轻质外墙板, 以及采用陶粒、 火山渣等为骨料的轻 质混凝土材料,以减轻建筑物自重。例如,美国的 52 层、高 218 米的贝壳广 场大厦就是采用轻质高强混凝土。
3.6 组合结构化
采用组合结构可以建造比钢筋混凝土结构更高的建筑。 在强震国家日本, 组 合结构高层建筑发展迅速, 其数量已超过混凝土结构的高层建筑。 目前应用较为 广泛的有:外包混凝土组合柱、 钢管混凝土组合柱以及外包混凝土的钢管混凝土 双重组合柱等多种组合结构。 特别是由于钢管内混凝土处于三轴受压状态, 能提 高构件的竖向承载能力, 从而可以节约大量钢材。 巨型组合桩首次在香港的中国 银行大厦中应用, 获得成功并取得了很大的经济效益, 上海金茂大厦结构中也成 功地应用了巨型组合结构。 随着混凝土强度的提高以及结构构造施工和施工技术 上的改进创新, 组合结构在高层建筑中应用将进一步扩大。 巨型框架结构柱体体 系以其刚度大,在内部便于设置大空间等优点,也将得到更多的应用。例如,上 海证券大厦和香港的汇丰银行大厦。 多束筒结构体系在实际工程中的应用, 已表 明该结构体系在适应建筑场地、 丰富建筑造型、 满足多种功能和减小剪力滞后效 应等诸多方面的优点, 多束筒结构体系也将在超高层建筑结构实际工程中扩大应 用。
我国在高层建筑中已经大量应用的现浇钢 — 混凝土组合框架 — 剪力墙结构 体系, 是一种优化组合结构体系。 采用钢框架结构替代钢 — 混凝土框架结构与混 凝土剪力墙结构组合, 将使框架 — 剪力墙结构体系进一步优化。 提高竖向承载能 力和增强抵抗风和地震作用影响的抗侧能力。 在钢筋混凝土结构基础上, 充分发 挥钢结构优良的抗拉性能以及混凝土结构的抗压性能, 进一步减轻结构重量, 提 高结构延展性 [9]。例如,美国西雅图双联广场大厦, 58 层, 4 根大钢管混凝土 柱,混凝土抗拉强度 133MPa ,直径 3.05m 管壁厚 30mm ,承受 60% 竖向荷 载。
3.7 结构耗能减震化
建筑结构的减震有主动耗能减震和被动耗能减震。 在高层建筑中的被动耗能 减震有耗能支撑、 带竖缝耗能剪力墙、 被动调谐质量阻尼器以及安装各种被动耗 能阻尼器等。 主动减震则是计算机控制的, 由各种驱动器驱动的调谐质量阻尼器 对结构进行主动控制和混合控制的各种作用过程。结构主动减震的基本原理是:通过安装在结构上的各种驱动装置和传感器, 与计算机相连接, 计算机系统对震 动和结构反应进行实时分析, 向驱动装置发出信号, 使驱动装置对结构不断地施 加各种与结构反应相反的作用, 以达到在地震或风的作用下减小结构反应的目的。 目前, 在美国、 日本等国家各种耗能减震控制装置已在高层建筑结构中得以 应用。在中国有部分高层建筑工程中应用了这种技术。随着人类进入信息时代, 计算机、 通讯设备以及各类办公电子设备不受震动干扰而安全平稳地运行, 具有 重要现实意义 [10]。与此同时,就要求创造一个安全、平稳和舒适的办公环境, 并要能对各种干扰进行有效地隔振和控制。 因此, 高层建筑的耗能减震控制将会 有很大的发展空间和广泛的应用前景。
4 结语
高层建筑不仅在美国、日本等发达国家已较为普遍,就是在发展中的中国, 仍然是今后我国建筑行业的发展方向。 为此随着我国国力的不断增强, 不仅应借 鉴外国先进的建筑技术, 更应结合我国的具体国情, 以设计适合我国发展的高层 建筑,因此应从实际的需求出发,进行科学设计,精心组织施工,规范管理,以 建造安全、经济、适用的高层建筑。
参考文献:
[1]JGJ 3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程 [S].
[2] GEORGES BINDER. 101 of the Worldps Tallest Buildings [M].Council on Tall Buildings and Urban Habitat, Images Publishing,2006.
[3]高层建筑结构 /吕西林主编 . — 3版 . — 武汉:武汉理工大学出版社, 2012.11. [4]包世华 , 方鄂华 . 高层建筑结构设计 [M].北京 :清华大学出版社 ,1985.
[5]徐培福 , 傅学怡 , 王翠坤 , 等 . 复杂高层建筑结构设计 [M].北京 :中国建筑工业出版 社 ,2005.
[6] 沈小璞 . 高层建筑结构设计 [M].合肥工业大学出版社 ,2006,12.
[7] 唐兴荣 . 高层建筑结构设计 [M].中国建筑工业出版社 ,2007,1.
[8] 覃力 . 日本高层建筑 [M].中国建筑工业出版社 ,2005,4.
[9] 中国建筑标准设计研究院 . 高层建筑钢 - 混凝土混合结构设计规程 [M].中国 计划出版社 ,2008,10.
[10] 陈智恒 . 浅谈建筑结构设计中的概念与结构 [J].科技创新导报 ,2008(8).
范文五:高层建筑结构发展趋势
高层建筑结构发展趋势
1.构件立体化
高层建筑在水平载荷作用下,主要依靠竖向构件提供抗推刚度和强度来维持稳定,在各类竖向构件中,竖向线形的抗推刚度很小;竖向平面结构虽然在其平面内具有很大的抗推强度,然而其平面外的刚度依然小到可以忽略不计。由4片墙围成的墙筒或由4片密柱深梁柜架围成的框筒,尽管其基本元件依旧是线形构件或平面构件,但它已经转变成具有不同力学特性的立体构件,在任何方向水平力的作用下,均有宽大的翼缘参与抗压和抗拉,其抗力偶的力臂,即横截面受压区中心的距离很大,能够抗御很大的倾覆力矩,从而使用于层数很多的高层建筑。
2.结构支撑化
框筒是用于高层建筑的一种高效抗侧立构件,然而,它固有的剪力滞后效应,削弱了它的抗剪强度和水平承载力,特别是当高层建筑平面尺寸较大,或者因建筑功能需要而加大柱距时,剪力滞后效应就更加严重,致使翼缘框架抵抗倾覆力矩的作用大大降低,为了使筒状结构能充分发挥潜能并有效用于更高层建筑,在框筒中增设支撑或斜向布置的抗剪力墙板,已成为一种框筒的有力措施。
若把在抵抗倾覆力矩中承担压力或拉力的构件,由原来的沿高层建筑周边分散布置,改为向房屋四角集中,在转角处形成一个巨大柱,并利用交叉斜杆连成一个立体支撑体系,是高层建筑结构中的又一发展趋势。由于巨大脚柱在抵抗任何方向倾覆力矩时具有最大的力臂,从而框筒更能充分发挥结构。
3.形体多样化
为了体现个性,追求新颖,使高层建筑的平面、立面体型均极具特性,结构的复杂度和不规则度为国内外前所未有的,为结构设计带来极大挑战。
4.材料高强度化
随着建筑高度的增加,结构面积占建筑使用面积的比例越来越大,为了改善这一不合理状况,采用高强度钢和高强度混凝势在必行,如C80和C100强度的混凝土已经在超高层建筑中得到广泛使用。可以减少结构构件的尺寸,减少结构的自重,必将对高层建筑结构的发展产生严重影响。
5.建筑轻量化
建筑物越高,自重越大,引起的水平地震作用就越大,对竖向构件和地基构成造成的压力也越大,从而带来一系列的不利影响。因此,目前在高层建筑中,已经开始推广应用轻质隔墙,轻质外墙板,以及采用陶粒火山硅等为骨料的轻质混凝土材料。以减轻建筑物自重。
6.组合结构化
采用组合结构可以建造比钢筋混凝土结构更高的建筑,在 国家日本,组合结构高层建筑发展迅速,其数量已超过混凝土结构的高层建筑,目前应用较为广泛的有:外包混凝土组合柱、钢管混凝土组合柱以及外包混凝土的钢管混凝土双重组合柱等多种组合结构。 我国在高层建筑中已经大量应用的 浇钢—混凝土组合框架— 墙体结构体系,是一种优化组合结构体系。充分发挥钢结构优良的抗拉性能以及混凝土结构的抗压性能,进一步减轻结构重量,提高结构延展性。
7.结构耗能减震化
目前,在美国、日本等国家各种耗能减震控制装置已在高层建筑中得以应用,中国在部分高层建筑工程中应用了这种技术,创造一个安全、平稳和舒适的办公环境,并要能对各种干扰进行有效地隔离和控制。
8.结语
中国建筑业正面临更大的发展机遇,人口及城市发展与用地之间的矛盾使高层建筑的发展成为必然。高层建筑所需承担的载荷和倾覆力矩将越来越大,在确保高层建筑具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构构件将不断的更新,设计理念也将不断发展。